Fizycy powiązali pseudoprzewę w kupratach z parami elektronów — Ars Technica

Grupa fizyków pod kierownictwem Milana Allana z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium oraz Ingmara Swarta z Uniwersytetu w Utrechcie zarejestrowała szum elektryczny wskazujący na związek pseudoprzerwy w nadprzewodnikach kupratowych z tworzeniem par elektronów. O wynikach badania opublikowanego w czasopiśmie Science informuje Ars Technica.

Szum jako wskaźnik par

Kupraty to materiały zawierające miedź, zdolne przechodzić w stan nadprzewodzący w wyższych temperaturach niż większość zwykłych nadprzewodników. Mechanizm ich wysokotemperaturowego nadprzewodnictwa nadal nie ma jednak powszechnie akceptowanego wyjaśnienia. Jedną z kluczowych zagadek jest pseudoprzerwa — stan, w którym pomiary wykazują mniejszą liczbę elektronów na określonych poziomach energetycznych.

Naukowcy badali kryształy kupratu BSCCO schłodzone do kilku stopni powyżej zera absolutnego. Za pomocą skaningowego mikroskopu tunelowego mierzyli tak zwany szum strzałowy — słabe fluktuacje prądu wywołane napływem pojedynczych ładunków elektrycznych. Gdy dwa elektrony poruszają się razem jako para Coopera, taki szum powinien się nasilać.

Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.

Sygnał na poziomie pseudoprzerwy

Badacze stwierdzili, że dodatkowy szum zaczynał rosnąć właśnie na poziomie energetycznym lokalnej pseudoprzerwy, a nie tylko na poziomach związanych z nadprzewodnictwem. Taki sam charakter sygnału zaobserwowano w próbkach o różnym składzie chemicznym.

Aby sprawdzić interpretację, kryształy umieszczano w polu magnetycznym o natężeniu do sześciu tesli. Tłumi ono tworzenie par, lecz w dużej mierze zachowuje ogólny obraz niedoboru elektronów. Wraz ze wzrostem pola poziom szumu spadał do wartości charakterystycznych dla pojedynczych elektronów.

Zdaniem autorów wyniki wskazują, że w kupratach pary elektronów mogą tworzyć się przed pojawieniem się koherencji fazowej — stanu, w którym pary zaczynają poruszać się w sposób skoordynowany, a materiał staje się nadprzewodnikiem. Jednocześnie eksperyment nie wyklucza, że z pseudoprzerwą mogą być związane również inne struktury, w tym fale gęstości ładunku.